DE69924974T2

DE69924974T2 - Mehrkomponentige zusammengesetzte beschichtungsmasse und beschichtetes substrat

Info

Publication number: DE69924974T2
Application number: DE69924974T
Authority: DE
Inventors: S. Edward PAGAC; E. Daniel RARDON; Shanti Swarup
Original assignee: PPG Industries Ohio Inc
Current assignee: PPG Industries Ohio Inc
Priority date: 1998-02-18
Filing date: 1999-02-16
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2019-02-17
Also published as: AU2681399A; WO1999042531A1; US6582822B2; WO1999042533A1; CA2321452A1; EP1054930B1; US20020010260A1; DE69924974D1; EP1054930A1; AU2681499A; EP1056810A1; US6281272B1; BR9908335A; CA2321452C; US6565978B1; AU3294299A; US6316119B1; EP1054931A1; US6291564B1; ES2241262T3

Description

Die vorliegende Anmeldung ist verwandt mit der provisorischen US-Patentanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen 60/075,030 mit dem Titel: „Bei niedriger Temperatur härtende Beschichtungs-Zusammensetzungen auf Wasser-Basis mit verbessertem Aussehen und verbesserter Feuchtigkeits-Beständigkeit", eingereicht am 18. Februar 1998.
Die vorliegende Erfindung betrifft wässrige Beschichtungs-Zusammensetzungen. Sie betrifft noch spezieller deren Verwendung in Mehr-Komponenten-Verbund-Beschichtungs-Zusammensetzungen als Primer oder pigmentierte oder gefärbte Basis-Beschichtungen, die mit transparenten Deckbeschichtungen überzogen sind, die eine gute Glätte und ein gutes Aussehen bei Anwendungen im Bereich des Auto-Lackierens liefern.
Im Verlauf der letzten Dekade gab es konzentrierte Bemühungen zum Reduzieren der Atmosphären-Verschmutzung, die durch flüchtige Lösungsmittel hervorgerufen wird, die während des Lackier-Prozesses emittiert werden. Es ist jedoch oft schwierig, qualitativ hochwertige, glatte End-Beschichtungen zu erreichen, wie sie im Bereich der Automobil-Industrie erforderlich sind, ohne organische Lösungsmittel zu verwenden, die in starkem Maße zum Fließen und Verlaufen einer Beschichtung beitragen. Eines der Hauptziele der mit Beschichtungen (coatings) befassten Industrie ist es, die Verwendung organischer Lösungsmittel dadurch zu minimieren, dass man Beschichtungs-Zusammensetzungen auf Wasser-Basis formuliert, die ein glattes, hohen Glanz verleihendes Aussehen sowie gute physikalische Eigenschaften liefern. Das Erreichen eines guten Aussehens bei den populären Beschichtungen mit dem „Metallic-Look" ist besonders herausfordernd. Um ein optimales Aussehen zu erzielen, sollte die metallische Pigment-Flocke so orientiert sein, dass sie parallel zu der mit einer Beschichtung versehenen Oberfläche liegt, so dass die visuelle Änderung des Glanzes oder der Helligkeit der Metall-Flocke mit einer Änderung des Blickwinkels („Flop") die Linien und Kurven des Automobils betont. Es ist auch sehr wichtig, dass das metallische Pigment ein heitlich über die Oberfläche des Substrats orientiert ist, da sonst fleckige Bereiche von heller und dunkler Farbe („Sprenkelung" oder „Mottling") beobachtet werden.
Beschichtungs-Zusammensetzungen auf Wasser-Basis sind auch empfindlich für die Aufbringungs-Bedingungen. Es ist oft schwierig, durchgehend glatte Filme zu erhalten, die frei von einem Lösungsmittel-Aufplatzen (popping) sind, wenn die Beschichtungs-Zusammensetzung über einen weiten Bereich von relativen Feuchtigkeiten aufgebracht wird. Bei hoher Feuchtigkeit wird häufig ein Sprenkeln des Films beobachtet. Ein Befeuchten der klaren Beschichtung über der Basis-Beschichtung und eine Wieder-Beschichtbarkeit und die Farbabstimmung bei einer Reparatur von Defekten sind andere Herausforderungen beim Formulieren von Beschichtungs-Zusammensetzungen auf Wasser-Basis. Daher wäre es wünschenswert, eine Beschichtungs-Zusammensetzung auf Wasser-Basis bereitzustellen, die nützlich als Original-Endbeschichtung für Automobile ist und die als glatter Film aufgebracht werden kann, der einen guten „Flop" unter einer Vielzahl von Anwendungs-Bedingungen aufweist.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Mehrkomponenten-Verbund-Beschichtungs-Zusammensetzung bereit, die einen Basis-Lack umfasst, der aus einer wässrigen, einen Film bildenden Basislack-Zusammensetzung abgeschieden wird, und eine transparente Deck-Beschichtung umfasst, die auf der Basis-Beschichtung aufgebracht wird, worin die transparente Deck-Beschichtung aus einer einen Deck-Beschichtungs-Film bildenden Zusammensetzung abgeschieden ist, wobei die einen Basis-Beschichtungs-Film bildende Zusammensetzung umfasst:

(a) wenigstens ein vernetzbares, einen Film bildendes Harz; und
(b) wenigstens einen amphiphilen Alkohol, der die Strukturformel (I) aufweist: HO-R (I)worin R ein lineares Kohlenwasserstoff-Segment mit wenigstens sieben aufeinanderfolgenden Kohlenstoff-Atomen aufweist, wobei der amphiphile Alkohol in einer Menge zugegen ist, die im Bereich von etwa 0,01 bis etwa 50 Gew.-% liegt, bezogen auf die Gesamt-Menge an Harz-Feststoffen der einen Basis-Beschichtungs-Film bildenden Zusammensetzung. Ein Substrat, das eine Oberflächen-Beschichtung aus der oben angegebenen Mehr-Komponenten-Verbund-Beschichtungs-Zusammensetzung aufweist, wird auch bereitgestellt.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die Mehr-Komponenten-Verbund-Beschichtungs-Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung kann als eine der Zusammensetzungen auf Wasser-Basis verwendet werden, die bei Beschichtungs-Anwendungen nützlich sind, und ist besonders nützlich bei Auto-Lackier-Anwendungen. Die Mehr-Komponenten-Verbund-Beschichtungs-Zusammensetzung kann verwendet werden als gefärbte Basis-Beschichtungs-Schicht, die mit einer transparenten Deckbeschichtungs-Schicht überzogen ist, in einem Verbund-Beschichtungs-System des „Colour-Plus-Clear"-Typs (Farbbeschichtung plus Klarbeschichtung).
Die Basis-Beschichtungs-Zusammensetzung umfasst eines oder mehrere vernetzbare Film-bildende Harze und einen oder mehrere amphiphile Alkohole, die in einem wässrigen Medium zugegen sind.
Nützliche vernetzbare Film-bildende Harze schließen ein: Acryl-Polymere, Polyester, einschließlich Alkyd-Harze, Polyurethan-Harze, Polyamide, Polyether und Copolymere und Mischungen daraus. Diese Harze können selbstvernetzend sein oder durch Reaktion mit geeigneten Vernetzungs-Materialien vernetzt werden, die in die Basis-Beschichtungs-Zusammensetzung eingeschlossen werden.
Geeignete Acryl-Polymere schließen Copolymere aus einem oder mehreren Alkylestern von Acrylsäure oder mit Acrylsäure ein, gegebenenfalls zusammen mit einem oder mehreren anderen polymerisierbaren, ethylenisch ungesättigten Monomeren. Nützliche Alkylester von Acrylsäure oder Methacrylsäure schließen aliphatische Alkylreste, die 1 bis 30 und vorzugsweise 4 bis 18 Kohlenstoff-Atome in der Alkyl-Gruppe enthalten, ein. Nicht-beschränkende Beispiele schließen ein: Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Butylmethacrylat, Ethylacrylat, Butylacrylat und 2-Ethylhexylacrylat. Geeignete andere copolymerisierbare ethylenisch ungesättigte Monomere schließen ein: Vinylaromatische Verbindungen wie beispielsweise Styrol und Vinyltoluol; Nitrile wie beispielsweise Acrylnitril und Methacrylnitril; Vinyl- und Vinylidenhalogenide wie beispielsweise Vinylchlorid und Vinylidenfluorid und Vinylester wie beispielsweise Vinylacetat.
Das Acryl-Copolymer kann funktionelle Hydroxyl-Gruppen einschließen, die oft in das Polymer eingearbeitet werden, indem man ein oder mehrere Monomere mit funktionellen Hydroxyl-Gruppen in die Reaktanden einschließt, die zum Herstellen des Copolymers verwendet werden. Nützliche Monomere mit funktionellen Hydroxyl-Gruppen schließen ein: Hydroxyalkylacrylate und -methacrylate, vorzugsweise solche, die zwei bis vier Kohlenstoff Atome in der Hydroxyalkyl-Gruppe aufweisen, beispielsweise Hydroxyethylacrylat, Hydroxypropoylacrylat, 4-Hydroxybutylacrylat, Addukte von Caprolacton und Hydroxyalkylacrylaten mit funktionellen Hydroxyl-Gruppen und entsprechende Methacrylate. Das Acryl-Polymer kann hergestellt werden mit N-(Alkoxymethyl-)acrylamiden und N-(Alkoxymethyl-)methacrylamiden, was zu einer Selbst-Vernetzung acrylischer Polymere führt.
Acryl-Polymere können hergestellt werden über wässrige Emulsions-Polymerisations-Verfahren und können direkt bei der Herstellung wässriger Beschichtungs-Zusammensetzungen verwendet werden, oder können hergestellt werden über Polymerisations-Verfahren in organischer Lösung mit Gruppen, die zu einer Salzbildung befähigt sind, wie beispielsweise Säure- oder Amin-Gruppen. Bei Neutralisierung dieser Gruppen mit einer Base oder Säure können die Polymere in ein wässriges Medium dispergiert werden.
Wie oben diskutiert, kann das vernetzbare, Film-bildende Harz ein Alkyl-Harz oder ein Polyester sein. Solche Polymere können in einer bekannten Weise hergestellt werden durch Kondensation mehrwertiger Alkohole mit Polycarbonsäuren. Geeignete mehrwertige Alkohole schließen ein: Ethylenglycol, Propylenglycol, Butylenglycol, 1,6-Hexylenglycol, Neopentylglycol, Diethylenglycol, Glycerin, Trimethylolpropan und Pentaerythritol. Geeignete Polycarbonsäuren schließen ein: Bernsteinsäure, Adipinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Phthalsäure, Tetrahydrophthalsäure, Hexahydrophthalsäure und Trimellitsäure. Neben den oben angegebenen Polycarbonsäuren können auch funktionelle Äquivalente der Säuren wie beispielsweise Anhydride (wo sie existieren) oder Niederalkyl-Ester der Säuren wie beispielsweise Methylester verwendet werden. In den Fällen, in denen es erwünscht ist, an der Luft trocknende Alkyd-Harze herzustellen, kann ein passendes Trocknen von Ölfettsäuren angewendet werden und schließt solche Säuren ein, die abgeleitet sind aus Leinsamenöl, Sojabohnenöl, Tallöl, dehydriertem Rhizinusöl oder Tungöl. Die Polyester und Alkyd-Harze enthalten einen Anteil freier Hydroxyl- und/oder Carboxyl-Gruppen, die für weitere Vernetzungs-Reaktionen verfügbar sind.
Polyurethane können auch als vernetzbares, Film-bildendes Harz der Basisüberzugs-Zusammensetzung verwendet werden. Nützliche Polyurethane schließen polymere Polyole, die durch Umsetzen von Polyesterpolyolen oder Acyl-Polyolen hergestellt werden, wie sie oben erwähnt wurden, mit einem Polyisocyanat ein, so dass das OH/NCO-Äquivalent-Verhältnis größer als 1 : 1 ist, so dass freie Hydroxyl-Gruppen in dem Produkt vorhanden sind.
Das organische Polyisocyanat, das zum Herstellen des Polyureathanpolyols verwendet wird, kann ein aliphatisches oder aromatische Polyisocyanat oder eine Mischung daraus sein. Diisocyanate sind bevorzugt, obwohl höhere Polyisocyanate anstelle von oder in Kombination mit Diisocyanaten verwendet werden können. Beispiele geeigneter aromatischer Diisocyanate schließen ein: 4,4'-Diphenyhnethandüsocyanat und Toluoldiisocyanat. Beispiele geeigneter aliphatischer Diisocyanate schließen ein: geradekettige aliphatische Diisocyanate wie beispielsweise 1,6-Hexamethylendiisocyanat. Auch cycloaliphatische Diisocyanate wie beispielsweise Isophorondiisocyanat und 4,4'-Methylenbis(cyclohexylisocyanat) können verwendet werden. Beispiele geeigneter hö herer Polyisocyanate schließen 1,2,4-Bezoltriisocanat und Polymethylenpolyphenylisocyanat ein.
Üblicherweise werden der Polyester und das Polyurethan mit unumgesetzten Carbonsäure-Gruppen hergestellt, was bei Neutralisieren mit Basen wie beispielsweise Aminen ein Dispergieren in einem wässrigen Medium erlaubt.
Andere nützliche vernetzbare Film-bildende Harze schließen Polyamide wie beispielsweise Acrylamid, Methacrylamid, N-Alkylacrylamide und N-Alkylmethacrylamide ein.
Allgemein haben geeignete vernetzbare Film-bildende Harze ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts größer als etwa 2.000 Gramm pro Mol, und das Gewichtsmittel des Molekulargewichts liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 2.000 bis etwa 100.000 Gramm pro Mol (bestimmt durch Gel-Permeations-Chromatographie unter Verwendung eines Polystyrol-Standards) und ein Hydroxyl-Äquivalentgewicht, das im Bereich von etwa 400 bis etwa 4.000 Gramm pro Äquivalent liegt. Der Begriff „Äquivalentgewicht" ist ein berechneter Wert auf der Grundlage relativer Mengen verschiedener Komponenten, die bei der Herstellung des speziellen Materials verwendet werden, und beruht auf den Feststoffen des speziellen Materials. Die relativen Mengen sind diejenigen Mengen, die zu dem theoretischen Gewicht in Gramm des Materials führen, wie beispielsweise ein Polymer, das aus den Komponenten hergestellt wird und ergeben eine theoretische Zahl der speziellen funktionellen Gruppe, die in dem resultierenden Polymer zugegen ist. Das theoretische Polymergewicht wird durch die theoretische Zahl dividiert und ergibt so das Äquivalentgewicht. Beispielsweise beruht das Hydroxyl-Äquivalentgewicht auf den Äquivalenten reaktiver gebundener und/oder terminaler Hydroxyl-Gruppen in dem Hydroxyl-Gruppen enthaltenden Polymer.
Das vernetzbare, Film-bildende Harz kann einen Säure-Wert aufweisen, der im Bereich von etwa 5 bis etwa 100 mg KOH/g Harz liegt und vorzugsweise im Bereich von etwa 20 bis etwa 50 mg KOH/g Harz liegt. Der Säure-Wert (angegeben in der Zahl Milligramme an KOH pro Gramm Feststoff, die erforderlich sind, um die sauren funktionel len Gruppen in dem Harz zu neutralisieren) ist ein Maß der Menge an sauren funktionellen Gruppen in dem Harz.
Überzugs-Zusammensetzungen auf Wasser-Basis sind in dem US-Patent Nr. 4,403,003 offenbart, und die polymeren harzartigen Zusammensetzungen, die bei der Herstellung dieser Zusammensetzungen verwendet werden, können als vernetzbares, Film-bildendes Harz bei der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Auch können Polyurethan auf Wasser-Basis wie beispielsweise diejenigen, die in Übereinstimmung mit dem US-Patent Nr. 4,147,679 hergestellt wurden, als vernetzbares, Film-bildendes Harz in der Basis-Beschichtungs-Zusammensetzung verwendet werden.
Vorzugsweise ist das vernetzbare, Film-bildende Harz eine wässrige Dispersion einer Mischung von Acryl-Materialien und Polyester-Materialien und/oder Polyurethan-Materialien in mikropartikulärer Form. Solche Dispersionen können hergestellt werden durch eine hohe Scherung einschließende Verfahrensweise unter Verwendung eines Homogenizers, wie er beschrieben ist in dem US-Patent Nr. 5,071,904. Bei dieser Verfahrensweise ist das polymere, Film-bildende Harz ein Latex, der polymere Mikropartikel umfasst, die hergestellt wurden durch Bilden einer Mischung eines ethylenisch ungesättigten Monomers oder einer Mischung ethylenisch ungesättigter Monomere mit einem im wesentlichen hydrophoben Polymer in einem wässrigen Medium. Das hydrophobe Polymer ist im wesentlichen frei von wiederkehrenden Acryl- oder Vinyl-Einheiten in dem Polymer-Grundgerüst und weist ein Molekulargewicht von mehr als etwa 300 Gramm pro Mol auf. Das hydrophobe Polymer ist vorzugsweise ein Polyester oder Polyurethan. Das/die Monomer(e) und das hydrophobe Polymer werden durch hohe Scherung umfassende Verfahrensweisen unter Verwendung eines Homogenizers in die Form von Mikroteilchen gebracht, und diesem Schritt folgt ein Schritt des Polymerisierens des/der ethylenisch ungesättigten Monomere(s) unter Bildung polymerer Mikroteilchen, die in dem wässrigen Medium stabil dispergiert sind. Diese Mikroteilchen können intern vernetzt sein und so Mikro-Gele bilden.
Allgemein ist das vernetzbare, Film-bildende Harz in einer Menge zugegen, die im Bereich von etwa 25 bis etwa 100 Gewichtsprozent liegt, angegeben auf der Basis der Gesamt-Harz-Feststoffe der wässrigen Überzugs-Zusammensetzung, vorzugsweise in einer Menge von etwa 50 bis 95 Gewichtsprozent und noch mehr bevorzugt in einer Menge von mehr als 70 bis etwa 90 Gewichtsprozent.
Die Basis-Beschichtungs-Zusammensetzung kann weiter ein oder mehrere vernetzende Materialien umfassen, die in der Lage sind, mit dem vernetzbaren, Film-bildenden Harz unter Bildung eines vernetzten Films zu reagieren. Die vernetzenden Materialien können als Mischung mit den anderen Komponenten der Basis-Beschichtungs-Zusammensetzung zugegen sein (herkömmlicherweise bezeichnet als „one-pack system" bzw. „System mit allen Komponenten in einem Behältnis") oder kann in einer getrennten Zusammensetzung zugegen sein, die mit dem vernetzbaren, Film-bildenden Harz zu einem Zeitpunkt wenige Stunden vor der Aufbringung der Beschichtungs-Zusammensetzung auf das Substrat gemischt wird (herkömmlicherweise bezeichnet als „two-pack system" bzw. „System mit den Komponenten in zwei Behältnissen").
Geeignete Vernetzungs-Materialien schließen Aminoplaste, Polyisocyanate, Polysäuren, Anhydride und Mischungen daraus ein. Nützliche Aminoplast-Harze basieren auf den Additions-Produkten von Formaldehyd mit einer Amino-Gruppen oder Amido-Gruppen tragenden Substanz. Kondensationsprodukte, die erhalten werden aus der Reaktion von Alkoholen und Formaldehyd mit Melamin, Harnstoff oder Benzoguanamin sind am weitesten verbreitet und im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt. Zwar ist der verwendete Aldehyd am häufigsten Formaldehyd; es können jedoch andere, ähnliche Kondensationsprodukte aus anderen Aldehyden wie beispielsweise Acetaldehyd, Crotonaldehyd, Acrolein, Benzaldehyd, Furfural, Glyoxal und dergleichen hergestellt werden.
Kondensations-Produkte aus anderen Aminen und Amiden können auch verwendet werden, beispielsweise Aldehyd-Kondensate von Triazinen, Diazinen, Triazolen, Guanadinen, Guanaminen und Alkyl- und Aryl-substituierten Derivaten solcher Verbindun gen, einschließlich Alkyl- und Aryl-substituierter Harnstoffe und Alkyl- und Aryl-substituierter Melamine. Beispiele solcher Verbindungen schließen ein: N,N'-Dimethylharnstoff, Benzoharnstoff, Dicyandiamid, Formaguanamin, Acetoguanamin, Glycoluril, Ammelin, 3,5-Diaminotriazol, Triaminopyrimidin, 2-Mercapto-4,6-diaminopyrimidin und Carbamoyltriazinen der Formel C₃N₃(NHCOXR)₃, worin X für Stickstoff, Sauerstoff oder Kohlenstoff steht und R eine Niederalkyl-Gruppe mit einem bis zwölf Kohlenstoff-Atomen oder Mischungen aus Niederalkyl-Gruppen ist, wie beispielsweise Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, n-Octyl und 2-Ethylhexyl. Derartige Verbindungen und ihre Herstellung sind im einzelnen beschrieben in dem US-Patent Nr. 5,084,541.
Die Aminoplast-Harze enthalten vorzugsweise Methylol- oder ähnliche Alkylol-Gruppen, und in den meisten Beispielen ist wenigstens ein Teil dieser Alkylol-Gruppen verethert durch Reaktion mit einem Alkohol. Jeder beliebige einwertige Alkohol kann für diesen Zweck verwendet werden, einschließlich Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol, Pentanol, Hexanol, Heptanol sowie Benzylalkohol und andere aromatische Alkohole, cyclische Alkohole wie beispielsweise Cyclohexanol, Monoether von Glycolen und Halogen-substituierte oder anderweitig substituierte Alkohole wie beispielsweise 3-Chlorpropanol und Butoxyethanol. Die bevorzugten Aminoplast-Harze sind im wesentlichen alkyliert mit Methanol oder Butanol.
Das Polyisocyanat, das als ein Vernetzungsmittel verwendet wird, kann hergestellt werden aus einer Vielzahl von Isocyanat-Gruppen enthaltenden Materialien. Vorzugsweise ist das Polyisocyanat ein blockiertes Polyisocyanat. Beispiele geeigneter Polyisocyanate schließen Trimere, die aus den folgenden Diisocyanaten hergestellt sind, ein: Toluoldiisocyanat, 4,4'-Methylenbis(cyclohexylisocyanat), Isophorondiisocyanat, eine isomere Mischung von 2,2,4- und 2,4,4-Trimethylhexamethylendiisocyanat, 1,6-Hexamethylendiisocyanat, Tetramethylxylylendiosocyanat und 4,4'-Diphenylmethylendiisocyanat. Darüber hinaus können auch blockierte Polyisocyanat-Prepolymere verschiedener Polyole wie beispielsweise Polyesterpolyole verwendet werden. Beispiele geeigneter Blockier-Mittel schließen solche Materialien ein, die bei erhöhten Temperaturen von ihrer blockierenden Gruppe befreit werden können, wie beispielsweise niederaliphatische Alkohole einschließlich Methanol, Oxime wie beispielsweise Methylethylketoxim und Lactame wie beispielsweise Caprolactam.
Allgemein ist das vernetzende Material in einer Menge zugegen, die im Bereich von etwa 5 bis etwa 50 Gewichtsprozent liegt, und zwar auf der Basis der Gesamt-Harz-Feststoffe der Basis-Überzugs-Zusammensetzung, vorzugsweise etwa 10 bis etwa 30 Gewichtsprozent und noch mehr bevorzugt etwa 10 bis etwa 20 Gewichtsprozent.
In einem wichtigen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die wässrige Basisüberzugs-Zusammensetzung eine oder mehrere amphiphile Alkohol-Verbindungen. Der amphiphile Alkohol hat ein wasserlösliches, allgemein hydrophiles polares Ende und ein in Wasser unlösliches, allgemein hydrophobes Kohlenwasserstoff-Ende, wie es durch die folgende Strukturformel (I) gezeigt wird: HO-R (I)worin R das Kohlenwasserstoff-Ende des Moleküls bezeichnet, das ein lineares Kohlenwasserstoff-Segment umfasst, das wenigstens sieben aufeinanderfolgende Kohlenstoff-Atome aufweist. In einer bevorzugten Ausführungsform schließt das Kohlenwasserstoff-Ende 7 bis etwa 24 aufeinanderfolgende Kohlenstoff-Atome ein, von denen wenigstens sieben in einer linearen Konfiguration vorliegen. Noch mehr bevorzugt schließt das Kohlenwasserstoff-Ende 7 bis etwa 18 aufeinanderfolgende Kohlenstoff-Atome ein. Das Kohlenwasserstoff-Segment kann eine mittelständige oder endständige Gruppe sein, ist jedoch vorzugsweise eine terminale Endgruppe, die allgemein gegenüber dem wasserlöslichen polaren Ende (OH-Gruppen) des amphiphilen Alkohols positioniert ist.
Das Kohlenwasserstoff-Ende des amphiphilen Alkohols kann weiter eine oder mehrere hydrophile funktionell daran gebundene Gruppen aufweisen, die gewählt sind aus Hydroxyl-Gruppen, Amid-Gruppen, Harnstoff-Gruppen, Carbamat-Gruppen, Urethan- Gruppen, Mercaptan-Gruppen, Mischungen und Kombinationen daraus. Die Präsenz funktioneller gebundener Hydroxyl-Gruppen ist nicht bevorzugt. Vorzugsweise ist das Kohlenwasserstoff-Ende des amphiphilen Alkohols frei von funktionellen hydrophilen Gruppen.
Der amphiphile Alkohol kann gesättigt oder ungesättigt sein, ist jedoch vorzugsweise wenigstens im wesentlichen entlang des Kohlenwasserstoff-Segments gesättigt. Der amphiphile Alkohol kann verzweigt oder unverzeigt sein und kann funktionelle Gruppen wie beispielsweise Ester-Gruppen und/oder Ether-Gruppen und/oder andere funktionelle Gruppen einschließen, die Stickstoff, Sauerstoff oder Schwefel enthalten. Vorzugsweise sind solche funktionellen Gruppen nicht in der Nähe des hydrophoben Endes positioniert.
Der amphiphile Alkohol ist vorzugsweise im wesentlichen frei von funktionellen Säure-Gruppen, d.h. er hat einen Säure-Wert von weniger als 30, vorzugsweise von weniger als etwas 20 und noch mehr bevorzugt von weniger als etwa 10 und am meisten bevorzugt von weniger als etwa 5. Es ist bevorzugt, dass der amphiphile Alkohol frei von irgendwelchen sauren funktionellen Gruppen ist.
Allgemein hat der amphiphile Alkohol ein Molekulargewicht, das im Bereich von etwa 116 bis etwa 284 Gramm pro Mol liegt und noch mehr bevorzugt im Bereich von etwa 116 bis etwa 270 Gramm pro Mol liegt, bestimmt durch Gel-Permeations-Chromatographie unter Verwendung von Polystyrol als Standard.
Beispiele von Kohlenwasserstoff-Alkoholen, die nützlich im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind, schließen ein: Heptyl-Alkohol, Octyl-Alkohol, Pelargon-Alkohol, n-Decyl-Alkohol, n-Undecyl-Alkohol, Lauryl-Alkohol, Myristyl-Alkohol, Cetyl-Alkohol, Margaryl-Alkohol, Stearyl-Alkohol, Isostearyl-Alkohol, n-Nonadecyl-Alkohol, Arachidyl-Alkohol, Ceryl-Alkohol, Pahnitoleyl-Alkohol, Oleyl-Alkohol, Linoleyl-Alkohol, Linolenyl-Alkohol, Ricinoleyl-Alkohol und Isomere und Mischungen davon.
Der amphiphile Alkohol gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Basis-Beschichtungs-Zusammensetzung so wie er ist zugesetzt werden, d.h. wird als solcher oder in anderen harzartigen Komponenten zugesetzt oder mit Lösungsmitteln oder anderen Verdünnungsmitteln zugesetzt. Vorzugsweise wird er nicht zusammen mit dem Pigment zugesetzt (wenn ein solches zugegen ist) oder als Teil des Mahl-Vehikels zugesetzt.
Allgemein ist der amphiphile Alkohol in einer Menge zugegen, die im Bereich von etwa 0,01 bis etwa 50 Gewichtsprozent liegt, bezogen auf die Gesamt-Menge an Harz-Feststoffen der Basis-Beschichtungs-Zusammensetzung (ausschließlich des amphiphilen Alkohols), vorzugsweise etwa 0,1 bis etwa 25 Gewichtsprozent und noch mehr bevorzugt etwa 0,1 bis etwa 15 Gewichtsprozent.
Sofern erwünscht, kann die Basis-Beschichtungs-Zusammensetzung andere wahlfreie Materialien umfassen, die in diesem technischen Bereich formulierter Oberflächen-Beschichtungen bekannt sind. Beispiele dafür sind oberflächenaktive Mittel (Tenside), Mittel zur Fließ-Steuerung, thixotrope Mittel wie beispielsweise Bentonit-Ton, Füllstoffe, gegen das Ausgasen gerichtete Mittel, organische Co-Lösungsmittel, Katalysatoren einschließlich Phosphonsäuren und anderen üblichen Hilfsstoffen. Diese Materialien können bis zu 40 Gewichtsprozent des Gesamtgewichts der Beschichtungs-Zusammensetzung ausmachen.
Die Basis-Beschichtungs-Zusammensetzung enthält vorzugsweise Pigmente oder Farbstoffe, um ihr Farbe zu geben. Allgemein wird das Pigment in die Beschichtungs-Zusammensetzung in Mengen von etwa 1 bis 80 Prozent und üblicherweise von etwa 1 bis 30 Gewichtsprozent eingearbeitet, bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtungs-Zusammensetzung. Farbpigmente, die herkömmlicherweise in Oberflächen-Beschichtungen verwendet werden, schließen anorganische Pigmente wie beispielsweise Titandioxid, Eisenoxid, Chromoxid, Bleichromat und Ruß und organische Pigmente wie beispielsweise Phthalocyanin Blau und Phthalocyanin Grün ein. Metallflocken-Pigmente sind auch nützlich in Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung auf Wasser-Basis. Geeignete metallische Pigmente schließen Aluminium-Flocken, Kupfer-Bronze-Flocken und mit Metalloxid beschichteten Glimmer ein. Aluminium-Flocken sind bevorzugt.
Der Feststoff-Gehalt der wässrigen Basis-Beschichtungs-Zusammensetzung liegt allgemein im Bereich von etwa 10 bis etwa 80 Gewichtsprozent auf Basis des Gesamtgewichts der Beschichtungs-Zusammensetzung, vorzugsweise im Bereich von etwa 15 bis etwa 60 Gewichtsprozent.
Die Verbund-Beschichtungs-Zusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung können auf verschiedenen Substrate aufgebracht werden, an denen sie haften, einschließlich Holz, Metalle, Glas, Stoff, Polymer-Substrate und dergleichen. Sie sind besonders nützlich für das Beschichten von Metallen und Elastomer-Substraten, die man an Kraftfahrzeugen findet. Die Zusammensetzungen können mittels herkömmlicher Einrichtungen aufgebracht werden, die das Bürsten, Eintauchen, Fließ-Beschichten, Sprühen und dergleichen einschließen; sie werden jedoch am häufigsten durch Sprühen aufgebracht. Die üblichen Sprüh-Techniken und Anlagen zum Luft-Sprühen und elektrostatischen Sprühen und entweder manuelle oder automatische Verfahren können angewendet werden. Während der Aufbringung der Beschichtungs-Zusammensetzung auf das Substrat kann die relative Feuchte der Umgebung im Bereich von etwa 30 bis etwa 80 Prozent liegen.
Nach der Aufbringung der wässrigen Basis-Beschichtungs-Zusammensetzung auf das Substrat wird auf der Oberfläche des Substrats ein Film gebildet durch Austreiben von Wasser des Films durch Erhitzen oder durch eine Luft-Trocknungs-Periode. Die Beschichtung wird vorzugsweise nur für eine kurze Zeit erhitzt, die ausreichend ist, um sicherzustellen, dass eine Deck-Beschichtung wie beispielsweise eine klare Beschichtung auf die Basis-Beschichtung aufgebracht werden kann, wenn dies erwünscht ist, ohne dass die Erstgenannte die Basis-Beschichtungs-Zusammensetzung löst. Geeignete Trocknungs-Bedingungen hängen von der speziellen Basis-Beschichtungs-Zusammensetzung und der Umgebungs-Feuchtigkeit ab, jedoch ist im Allgemeinen eine Trocknungszeit von etwa 1 bis 30 min bei einer Temperatur von etwa 80 bis 250°F (20 bis 121°C), vorzugsweise etwa 66 bis 121°C, adäquat, um sicherzustellen, dass ein Mischen der beiden Beschichtungen minimiert wird. Gleichzeitig wird der Basis-Beschichtungs-Film in adäquater Weise durch die Deck-Beschichtungs-Zusammensetzung befeuchtet, so dass eine zufriedenstellende Haftung zwischen den Beschichtungen erhalten wird. Auch können mehr als eine Basis-Beschichtung und mehrere Deck-Beschichtungen aufgebracht werden, um das optimale Erscheinungsbild zu entwickeln. Üblicherweise wird zwischen dem Aufbringen der Beschichtungen, die vorhergehend aufgebrachte Beschichtung geflasht, d.h. Umgebungs-Bedingungen für etwa 1 bis 20 min ausgesetzt. Typischerweise liegt die Basis-Beschichtungs-Zusammensetzungs-Dicke im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 5 mil (etwa 2,54 bis etwa 127 Mikron (μm)) und vorzugsweise im Bereich von etwa 0,4 bis 1,5 mil (etwa 10,16 bis etwa 38,1 Mikron (μm)) Dicke.
Nach der Aufbringung der Basis-Beschichtung wird eine Deck-Beschichtung aufgebracht. Die Deck-Beschichtung kann eine Beschichtung auf Wasser-Basis, auf Lösungsmittel-Basis oder eine pulverförmige Beschichtung sein. Vorzugsweise ist die Deck-Beschichtungs-Zusammensetzung eine vernetzbare Beschichtungs-Zusammensetzung, die wenigstens ein wärmehärtendes, Film-bildendes Material und wenigstens ein vernetzendes Material enthält. Geeignete klare Beschichtungen auf Wasser-Basis sind offenbart in dem US-Patent Nr. 5,098,947 und basieren auf wasserlöslichen Acryl-Harzen. Nützliche Klar-Beschichtungen auf Lösungsmittel-Basis sind offenbart in den US-Patenten Nrn. 5,196,485 und 5,814,410 und schließen Polyepoxide und Polysäure-Härtungsmittel ein. Geeignete pulverförmige klare Beschichtungen sind beschrieben in dem US-Patent Nr. 5,663,240 und schließen Acryl-Polymere mit funktionellen Epoxy-Gruppen und Polycarbonsäure-Vernetzungsmittel ein. Vorzugsweise ist die Deck-Beschichtungs-Zusammensetzung chemisch verschieden von der Basis-Beschichtungs-Zusammensetzung oder enthält unterschiedliche relative Mengen der Komponenten, obwohl die Deck-Beschichtungs-Zusammensetzung dieselbe sein kann wie die Basis-Beschichtungs-Zusammensetzung, jedoch ohne die Pigmente.
Die Deck-Beschichtungs-Zusammensetzung kann auf die Oberfläche der Basis-Beschichtung mittels irgendeines der oben für das Ausbringen der Basis-Beschichtungs-Zusammensetzung auf das Substrat diskutierten Beschichtungs-Prozesse aufgebracht werden. Das beschichtete Substrat wird dann erhitzt, um die Beschichtungs-Schichten zu härten.
In dem Härtungs-Schritt werden Lösungsmittel abgetrieben, und die Film-bildenden Materialien der klaren Beschichtung und der Basis-Beschichtung werden jeweils vernetzt. Der Heiz- oder Härtungs-Vorgang wird üblicherweise bei einer Temperatur im Bereich von 160 bis 350°F (71 bis 177°C) durchgeführt; es können jedoch – sofern nötig – niedrigere oder höhere Temperaturen angewendet werden, wenn dies nötig ist, um den Vernetzungs-Mechanismus zu aktivieren. Die Dicke der Klar-Beschichtung liegt üblicherweise im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 5 mil (etwa 12,7 bis etwa 127 Mikron (μm)), vorzugsweise von etwa 1,2 bis etwa 3 mil (etwa 30,48 bis etwa 76,2 Mikron (μm)).
Die vorliegende Erfindung wird weiter unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele beschrieben. Solange nichts anderes angegeben ist, sind alle Angaben von Teilen Angaben, die auf das Gewicht bezogen sind.
Beschichtungs-Beispiele 1 bis 10
Eine Silber-Metallic-farbene Basis-Beschichtung wurde wie folgt hergestellt: Die Komponenten, die in Tabelle 1 unter „organische Aufschlämmung" aufgelistet sind, wurden in der genannten Reihenfolge unter Rühren zusammengegeben. Nachdem die Aluminium-Pasten zugesetzt worden waren, ließ man die Aufschlämmung unter starker Scherung 20 bis 30 min lang rühren, bevor die restlichen Komponenten zugesetzt wurden. In einem getrennten Behälter wurden die unter „wässrige Phase" aufgelisteten Komponenten in der genannten Reihenfolge unter Rühren zusammengegeben. Die mit „organische Aufschlämmung" bezeichnete Vormischung wurde dann unter Rühren der „organischen Phase" zugesetzt, und man ließ die Mischung 10 min lang rühren. Der pH-Wert der Basis-Beschichtungs-Formulierug wurde auf 8,6 mit einer 50%igen wässrigen Lösung von Dimethylethanolamin (DMEA) eingestellt.
Tabelle 1

¹ BYKO^® 031-Entschäumer, der im Handel erhältlich ist von der Firma Byk-Chemie;
² Aluminiukm-Passivator-Lösung, bestehend aus LUBROZOL^® 2062 (100 Teile; geliefert bei 65% Feststoffen in Isobutyl-Alkohol von der Firma The Lubrizol Corporation), Ethylenglycohnonobutylether (58,8 Teile) und 50%iges wässriges DMEA (7,1 Teile);
³ CYMEL^® 327 – partiell methyliertes Melamin-Harz, erhältlich. von der Firma Cytec Industries, Inc.;
⁴ TINUVIN^® 1130 – substituiertes Benzotriazol-UV-Absorptionsmittel; erhältich von der Firma Ciba Additives;
⁵ Phophatisierte Epoxy-Verbindung hergestellt aus EPON^® 828, einem Polyglycidylether von Bisphenol A, erhältlich von der Firma Shell Oil and Chemical Co., umgesetzt mit Phosphorsäure in einem Gewichtsverhältnis von 83 : 17;
⁶ Polyester – hergestellt aus 1,4-Cyclohexandicarbonsäure, Trimethylolpropan und Isostearinsäure in einem Mol-Verhältnis von 1 : 2 : 1 mit einem Feststoff-Gehalt von 90% in Xylol;
⁷ ALPATE^® F 798 – nicht-chromierte Aluminium-Paste, erhältlich von der Firma Toyo Aluminium;
⁸ ALPATE^® 8160N-AR – nicht-chromierte Aluminium-Paste, erhältlich von der Firma Toyo Aluminum;
⁹ SHELLSOL^® 071- Leichtbenzin, erhältlich von der Firma Shell Chemical Co.;
¹⁰ SURFYNOL^® 104E – Acetylendiol, erhältlich von der Firma Air Products;
¹¹ BYKO^® 348 – Fließ-Additiv, erhältlich von der Firma Byk-Chemie;
¹² hergestellt gemäß US-Patent Nr. 5,510,148; siehe Beispiel 1;
¹³ Polyurethan/Acryl-Dispersion, hergestellt wie folgt: Ein Polyurethan Präpolymer wurde hergestellt durch Mischen von Dimethylolpropionsäure (34,9 Teile); DESMODUR^® W (140,3 Teile; erhältlich von der Firma Bayer Corp.); einem Dimer-Isocyanat (81,3 Teile; DDi 1410, erhältlich von der Firma Henkel Corp.); FORMREZ^® 66-56 (199,5 Teile, erhältlich von der Firma Witco Corp.); MPEG 2000 (50,3 Teile, erhältlich von der Firma Union Carbide, Inc.); Dibutylzinndilaureat (0,4 Teile); und N-Methylpyrrolidon (130,2 Teile) und Erhitzen bei 90°C, bis das NCO-Äquivalentgewicht den Wert von 1079 erreichte. Das Präpolymer wurde auf 35°C abgekühlt, und Methylacrylat (197,9 Teile), Butylacrylat (136,8 Teile) und Ethylenglycoldimethacrylat (14,0 Teile) wurden zugegeben, gefolgt von N,N-Dimethylethanolamin (23,2 Teile). Diese Mischung wurde in entionisiertem Wasser (2.372,1 Teile) dispergiert, das Diethylentriamin (18,7 Teile) enthielt, und zwar bei 40 °C über 20 min und wurde bei 40°C 15 min lang gehalten. Die Dispersion wurde durch eine MIKROFLUIDIZER^®-Emulsions-Vorrichtung bei 8.000 psi (5,52·10⁷ Pa) gegeben und wurde dann auf 60°C erhitzt. Eine Lösung aus Ammoniumpersulfat (1,28 Teile) in entionisiertem Wasser (99,4 Teile) wurde langsam zugegeben, und die Temperatur wurde auf 80°C eingestellt und bei diesem Wert für 30 min gehalten. Die resultierende Polymer-Dispersion hatte einen Feststoff-Gehalt von etwa 25 Prozent.
¹⁴ EPL 6920 – Polyacryl-Dispersion, erhältlich von der Firma Akzo Nobel;
¹⁵ ACRYSOL^® ASE-60 – Latex-Verdicker, im Handel erhältlich von der Firma Rohm & Haas.

Die Beschichtungs-Beispiele wurden wie folgt hergestellt: Beispiel 1 ist eine Kontroll-Probe, die nur die Silber-Metallic-Basis-Beschichtung von Tabelle 1 enthält, reduziert auf eine Viskosität von 40 s auf einem #4 DIN-Becher. Beispiele 2 und 3 sind Vergleichs-Beispiele, die zusätzlich zu der Basis-Beschichtung mit reduzierter Viskosität Alkohole einschließen, die weniger als 7 aufeinanderfolgende Kohlenstoff-Atome aufweisen. Die Beispiele 4 bis 10 sind Basis-Beschichtungen, die entsprechend der vorliegenden Erfindung formuliert sind, die amphiphile Alkohole mit wenigstens 7 aufeinanderfolgenden Kohlenstoff-Atomen einschließen. Zur Herstellung der Beschichtungs-Beispiele 2 bis 10 wurden 7,8 Gewichtsteile jedes der Alkohole nachträglich unter Rühren zu 200 Teilen der reduzierten Basis-Beschichtung zugesetzt, wie sie in der nachfolgenden Tabelle 2 aufgelistet sind.
Jedes Beschichtungs-Beispiel wurde wie folgt bewertet: ACT-Kaltwalz-Stahl-Platten (4 inch × 12 inch; 10 cm × 30 cm) wurden mit einem kationisch elektrisch abscheidbaren Primer elektrobeschichtet, wie er im Handel erhältlich ist von der Firma PPG Industries, Inc., unter der Bezeichnung ED-5000. Die Platten wurden dann mit einem im Handel erhältlichen PPG-Primer-Surfacer geprimt, der unter der Bezeichnung GPX05379 kodiert ist, und wurden 30 min lang bei 325°F (163°C) gehärtet. Die Basis-Beschichtungs-Zusammensetzungen von Tabelle 2 wurden durch Sprühen (zwei Beschichtungen, automatisiertes Sprühen mit 30 s Flash bei Umgebungs-Bedingungen (zwischen dem Aufbringen der beiden Beschichtungen) bei 60% relativer Feuchtigkeit und 70°F (21°C) aufgebracht und ergaben eine Trocken-Film-Dicke von 0,4 bis 0,6 mil (10 bis 15 Mikron (μm)). Die Platten wurden für die Zeit von 5 min bei 80°C (176°F) Flash-gebrannt. Platten wurden dann mit einem im Handel erhältlichen 2-Komponenten-Isocyanat-Klar-Beschichtung deckbeschichtet, die unter der Bezeichnung WTKR2000 von der Firma PPG Industries Inc. hergestellt wird, und dies ergab eine Trocken-Film-Dichte von 1,6 mil (40,6 Mikron (μm)).
Die fertigen Platten wurden hinsichtlich ihres Aussehens bewertet, und die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Höhere Werte des „Flop-Index" und niedrigere Werte des Abtastens bei langen Wellen und kurzen Wellen sind ein Hinweis auf ein glatteres Erscheinungsbild. Wie in Tabelle 2 gezeigt, haben mehr Komponenten-Verbund-Beschichtungs-Zusammensetzungen, die amphiphile Alkohole gemäß der vorliegenden Erfindung aufweisen, allgemein ein besseres Metallic-Erscheinungsbild und bei einigen Bewertungen eine bessere Glätte als die Verbund-Beschichtungs-Zusammensetzungen ohne die amphiphilen Alkohole.
Tabelle 2
Beschichtungs-Beispiele 11 bis 13
Für die Beispiele 11 bis 13 wurde dieselbe Silber-Metallic-Basis-Beschichtungs-Vormischung verwendet, wie sie in Tabelle 1 beschrieben ist. Die Additive wurden nachträglich unter Bewegen zugesetzt, wie in Tabelle 3 gezeigt. Der pH-Wert der fertigen Coatings wurde – sofern erforderlich – auf 8,6 mit einer 50%igen wässrigen Lösung von DMEA eingestellt und die Viskosität jeder Beschichtung wurde auf 40 s an einem #4 DIN-Becher mit entionisiertem Wasser eingestellt. Die Beschichtungen wur den in der Weise aufgebracht, wie dies in den vorangehenden Beispielen beschrieben ist. Die Ergebnisse der Bewertungen des Erscheinungsbilds der beschichtungsmäßig aufgebrachten Substrate werden in der nachfolgenden Tabelle 3 angegeben. Wie in Tabelle 3 gezeigt, weist die Verbund-Beschichtung von Vergleichs-Beispiel 12, die Säure-funktionalisierte Isostearinsäure in der Basis-Beschichtung aufweist, einen niedrigeren Flip/Flop-Wert auf als Beispiel 13, das eine Verbund-Beschichtung betrifft, die Hydroxyl-funktionalisierten Isostearyl-Alkohol in der Basis-Beschichtung gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist.
Tabelle 3
Beschichtungs-Beispiele 14 und 15
Für die Beschichtungs-Beispiele 14 und 15 wurde ein Polyester-Acryl-Latex (L-1) wie folgt hergestellt: Zuerst wurde ein Polyester (P-1) in einem Vierhals-Rundboden-Kolben hergestellt, der mit einem Thermometer, einem mechanischen Rührer, einer Kondensiereinrichtung, einem Rohr für trockenen Stickstoff und einem Heizmantel ausgerüstet war. Es wurden die folgenden Komponenten verwendet:

1.728,0 g Stearinsäure

771,0 g Pentaerythritol

455,0 g Crotonsäure

659,0 g Phthalsäureanhydrid

7,8 g Dibutylzinnoxid

7,8 g Triphenylphosphit

800,0 g Butylacrylat
Die ersten sechs Komponenten wurden in dem Kolben bei 230°C gerührt, bis 292 ml Destillat aufgefangen worden waren und der Säure-Wert auf 4,5 gefallen war. Das Material wurde auf 78°C gekühlt, und die letzte Komponente wurde eingerührt. Das fertige Produkt war eine Viskose-Gelbe Flüssigkeit mit einer Gardener-Holdt-Viskosität von X und einem Gehalt an nicht-flüchtigen Komponenten von 80,3%.

Als nächstes wurde eine Pre-Emulsion hergestellt durch Zusammenrühren der folgenden Komponenten:

250,0 g	Polyester (P-1), wie oben beschrieben;
655,0 g	Butylacetat
30,0 g	Ethylenglycoldimethacrylat
20,0 g	Acrylsäure
46,4 g	Dodecylbenzolsulfonsäure (70% in Isopropanol)
14,3 g	Dimethylethanolamin
1.000,0 g	Wasser

Die Pre-Emulsion wurde einmal durch einen MIKROFLUIDIZER^® M110T bei 8.000 psi (5,52 × 10⁷ Pa) hindurchgeleitet und in einen Vierhals-Rundboden-Kolben überführt, der mit einem Überkopf-Rührer, einer Kondensier-Einrichtung, einem Thermometer und einem Zutritt für eine Stickstoff-Atmosphäre ausgerüstet war. Der MIKROFLUIDIZER^® wurde mit 150,0 g Wasser gespült, das dem Kolben zugeleitet wurde. Die Polymerisation wurde initiiert durch Zusatz von 3,0 g Isoascorbinsäure und 0,02 g Eisenammoniumsulfat, gelöst in 120,0 g Wasser. Dem folgte eine Zugabe von 5,0 g 70% t-Butylhydroperoxid, gelöst in 115,0 g Wasser, im Verlauf von 10 min. Die Temperatur der Reaktion stieg von 27°C auf 80°C an. Die Temperatur wurde auf kleiner 30°C gesenkt, und 1,0 g Isoascorbinsäure, gelöst in 8,0 g Wasser, wurden zugesetzt. Zehn Minuten später wurden 17,0 g 33,3%iges wässriges Dimethylethanolamin zugesetzt, gefolgt von 2,0 g PROXEL GXL (Biocid, erhältlich von der Firma ICI Americas, Inc.) in 8,0 g Wasser. Der End-pH-Wert des Latex (L-1) war 6,2, der Gehalt an nichtflüchtigen Komponenten war 41,0% und die Brookfiled-Viskosität betrug 12 cps (0,12 g/(cm s)) (Spindel #1, 50 Upm).
Beschichtungs-Beispiele 14 und 15 wurden hergestellt durch Zusatz der Komponenten, die in dem mit „organische Aufschlämmung" bezeichneten Teil von Tabelle 4 aufgelistet sind, in der dort genannten Reihenfolge unter Rühren. Die Aufschlämmung wurde für weitere 20 Minuten gerührt. Als nächstes wurden die Komponenten, die unter „wässrige Vormischung" aufgelistet sind, separat unter Rühren gemischt. Die „organische Aufschlämmung" wurde unter Rühren der „wässrigen Vormischung" zugesetzt, und die gesamte Formulierung wurde 10 min lang gerührt. Der pH-Wert der Silber-Metallic-Beschichtung wurde auf 8,6 mit einer 50%igen wässrigen Lösung von DMEA eingestellt, und die Viskosität wurde auf 34 s (an einem #4 DIN-Becher) mit entionisiertem Wasser reduziert.
Tabelle 4
Die Metallic-Basis-Beschichtung von Tabelle 4 liefert eine Oberfläche, die sehr hydrophob ist und dazu neigt, ein rauhes Erscheinungsbild mit Zwei-Komponenten-Isocyanat-Klar-Beschichtungen zu ergeben.
Es wird nun auf Tabelle 5, Vergleichs-Beispiel 14 Bezug genommen, das die Basis-Beschichtung von Tabelle 4 einschließt, kein Alkohol-Additiv enthält. Im Gegensatz dazu wurde in Beispiel 15 (gemäß der vorliegenden Erfindung) Isostearylalkohol der Basis-Beschichtung von Tabelle 4 zugesetzt.
Die Basis-Beschichtung jedes der Beispiele 14 und 15 wurde wie folgt bewertet: ACT-Kaltwalz-Stahl-Platten (4 inch auf 12 inch; 10 cm × 30 cm) wurden elektrisch mit einem ionisch-elektrisch abscheidbaren Primer beschichtet, der im Handel erhältlich von der Firma PPG Industries, Inc. unter der Bezeichnung ED-5000 ist. Die Platten wurden dann mit einem im Handel erhältlichen PPG-Primer-Surfacer geprimt, der unter der Bezeichnung GPX05379 bekannt ist, und wurden für 30 min bei 325°F (163°C) gehärtet. Die Basis-Beschichtungs-Zubereitung von Tabelle 5 wurden durch Sprühen (zwei Beschichtungen beim automatischen Sprühen bei 30 s Flash zwischen den Beschichtungen bei Umgebungs-Temperatur) bei 60% relativer Feuchtigkeit und 70°F (21°C) aufgebracht und ergaben so eine Trockenfilm-Dichte von 0,4 bis 0,6 mil (10 bis 15 Mikron (μm)). Die Platten wurden 5 min bei 80°C (176°F) Flash-gebrannt. Ein Satz Platten, der nur mit den Basis-Beschichtungen beschichtet war, wurde 30 min lang bei 140°C (285°F) gebrannt. Ein Keil aus im Handel erhältlichen Zwei-Komponenten-Klar-Überzug (Bezeichnung: WTKR2000, erhältlich von der Firma PPG Industries) wurde auf einen anderen Satz von mit der Basis-Beschichtung versehenen Platte aufgebracht und bildete so eine Verbund-Beschichtung mit einer Trockenfilm-Dicke im Bereich von 0,5 bis 2,5 mil. Die Platten wurden in Bezug auf ihr Aussehen bewertet, die Ergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt.
Tabelle 5
Wie in Tabelle 5 gezeigt, hatte die Platte, die mit der Basis-Beschichtung von Beispiel 15 versehen war, die Isostearyl-Alkohol in der Basis-Beschichtung einschloss, ein glatteres Erscheinungsbild als die Platte, die mit der Basis-Beschichtung von Vergleichs-Beispiel 14 versehen war, die keinen Alkohol einschloss.
Die eine Basis-Beschichtung und eine Klar-Beschichtung umfassenden Verbund-Beschichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung können einen oder mehrere der folgenden Vorteile liefern: gute Substrat-Befeuchtung; erhöhte Befeuchtung der Klar-Beschichtung gegenüber der Basis-Beschichtung; gute Abplatz-Beständigkeit, Bestän digkeit gegen Bildung winziger Löcher, Glätte, Verlauf, Flip-Flop, Brillanz (Metallic-Farbton), Feuchtigkeits-Beständigkeit und Muster-Kontrolle.

Claims

Mehrkomponenten-Verbundbeschichtungszusammensetzung, enthaltend einen Basislack, der aus einer wässrigen filmbildenden Basislack-Zusammensetzung abgeschieden ist, und einen transparenten Decklack, der auf dem Basislack aufgebracht ist, wobei der transparente Decklack aus einer filmbildenden Decklack-Zusammensetzung abgeschieden ist, wobei die filmbildende Basislack-Zusammensetzung enthält: (a) wenigstens ein vernetzbares filmbildendes Harz und (b) wenigstens einen amphiphilen Alkohol mit der Strukturformel (I): HO-R (I)worin R ein lineares Kohlenwasserstoffsegment mit wenigstens sieben aufeinanderfolgenden Kohlenstoffatomen aufweist und der amphiphile Alkohol in einer Menge im Bereich von 0,01 bis 50 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Harzfeststoffe der filmbildenden Basislack-Zusammensetzung, vorhanden ist.
Verbundbeschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das vernetzbare filmbildende Harz ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyestern, Polyurethanen, Acrylpolymeren, Polyamiden, Polyethern und Copolymeren und Mischungen davon.
Verbundbeschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das vernetzbare filmbildende Harz eine wässrige Dispersion einer Mischung von polymeren Mikroteilchen, die durch Polymerisieren von ethylenisch ungesättigten Monomeren in Gegenwart eines im Wesentlichen hydrophoben Polymers, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyestern und Polyurethanen, hergestellt sind, ist.
Verbundbeschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das vernetzbare filmbildende Harz in einer Menge von 25 bis 100 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtharzfeststoffe der filmbildenden Basislack-Zusammensetzung, vorhanden ist.
Verbundbeschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei R sieben bis ungefähr vierundzwanzig aufeinanderfolgende Kohlenstoffatome aufweist.
Verbundbeschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei R zusätzlich wenigstens eine seitenständige funktionelle Gruppe aufweist, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Hydroxylgruppen, Amidgruppen, Harnstoffgruppen, Carbamatgruppen, Urethangruppen und Mercaptangruppen.
Verbundbeschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der amphiphile Alkohol ein einwertiger Alkohol ist.
Verbundbeschichtungszusammensetzung nach Anspruch 7, wobei der amphiphile Alkohol ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Heptylalkohol, Octylalkohol, Pelargonalkohol, n-Decylalkohol, n-Undecylalkohol, Laurylalkohol, Myristylalkohol, Cetylalkohol, Margarylalkohol, Stearylalkohol, Isostearylalkohol, n-Nonadecylalkohol, Arachidylalkohol, Cerylalkohol, Palmitoleylalkohol, Oleylalkohol, Linoleylalkohol, Linolenylalkohol, Ricinoleylalkohol und Isomeren und Mischungen davon.
Verbundbeschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der amphiphile Alkohol einen Säurewert von weniger als 20 aufweist.
Verbundbeschichtungszusammensetzung nach Anspruch 9, wobei der amphiphile Alkohol einen Säurewert von weniger als 10 aufweist.
Verbundbeschichtungszusammensetzung nach Anspruch 10, wobei der amphiphile Alkohol einen Säurewert von weniger als 5 aufweist.
Verbundbeschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der amphiphile Alkohol im Wesentlichen gesättigt ist.
Verbundbeschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der amphiphile Alkohol in einer Menge im Bereich von 0,1 bis 15 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Harzfeststoffe der filmbildenden Basislack-Zusammensetzung, vorhanden ist.
Verbundbeschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die filmbildende Decklack-Zusammensetzung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Beschichtungszusammensetzungen auf Wasserbasis, Beschichtungszusammensetzungen auf Lösungsmittelbasis und Pulverlackzusammensetzungen.
Verbundbeschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der Basislack zusätzlich wenigstens ein Vernetzungsmittel enthält, das in der Lage ist, mit dem filmbildenden Harz zu reagieren, um einen vernetzten Film auszubilden.
Verbundbeschichtungszusammensetzung nach Anspruch 15, wobei das Vernetzungsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Aminoplasten, Polyisocyanaten und Mischungen davon.
Verbundbeschichtungszusammensetzung nach Anspruch 15, wobei das Vernetzungsmittel in einer Menge im Bereich von 5 bis 50 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Harzfeststoffe der filmbildenden Basislack-Zusammensetzung, vorhanden ist.
Substrat, das auf wenigstens einem Teil seiner Oberfläche eine Mehrkomponenten-Verbundbeschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1–17 aufweist.